专利名称：一种制备高磁含量壳聚糖纳米球的方法
技术领域：
本发明属于纳米生物材料与药物制剂领域，具体是采用超声乳化预交联法制备包裹超顺磁纳米粒子的壳聚糖纳米球的方法。
背景技术：
磁性高分子微球在细胞分离纯化、酶固定化、药物输送、生物检测等领域具有重要的应用前景，近年来受到广泛关注(Adv Drug Deliv Rev, 2008,60 :1252-1265 ； Biomateria, 2005, 26 :3995-4021)。四氧化三铁等磁性纳米粒子由于粒子偶极间吸引力而容易聚集，限制了其实际应用价值。为了提高超顺磁性纳米粒子的生物相容性和分散稳定性，通常采用表面活性剂或高分子材料对其进行修饰。按结构不同磁性高分子微球分为① 壳/核式，外壳层为高分子材料，内核层为磁性材料；②核/壳式，外壳层为磁性材料，内核层为高分子材料；③壳/核/壳式，外层和内层为高分子材料，中间层为磁性材料。其中以第一类壳/核式高分子微球研究和应用较多。常用的高分子材料包括人工合成材料(如聚乙二醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)和天然高分子材料(如壳聚糖、纤维素、淀粉等)。 天然高分子材料由于其生物相容性好在生物医药领域应用广泛，其中壳聚糖由于其良好的生物相容性、低毒性、生物可降解性以及产量丰富近年来受到广泛的重视。目前壳/核式磁性高分子微球的制备方法主要有三种包埋法、单体聚合法和原位法。单体聚合又包括悬浮聚合、乳液聚合、分散聚合(生物化学与生物物理进展，2010， 37 :433-440)。包埋法制备的磁性粒子分布较宽，形状不规则且难以控制，原位聚合方法复杂，且得到的磁性微球磁含量较低。单体聚合法是一种制备磁性高分子微球的常用方法， 悬浮聚合一般用于制备微米级微球，分散聚合一般采用人工合成高分子制备微米级到纳米级微球，但人工合成高分子在生物相容性方面较差，限制了磁性纳米球的生物应用。沈等人(Colloids Surf B :Biointerfaces, 2009,68 :1-6)报道了一种采用乳液聚合法制备负载五氟脲卩密唳的壳聚糖磁性纳米球，粒径100 土 20nm,但这种纳米球的比饱和磁化强度只有 3. 4emu/g，在实际应用中存在磁响应性不强问题。本发明采用一种改进的超声乳化交联法，以四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子为核，壳聚糖为壳层，通过改变反应条件得到一种磁含量高，粒径范围可控(IOO-IOOOnm)的壳聚糖磁性纳米球，在生物工程技术领域具有潜在的应用价值。
发明内容
本发明旨在克服现有技术不足，提供一种操作简单，易于规模放大的壳聚糖磁性纳米球的制备方法，该方法得到的纳米球粒径可控，生物相容性好，可广泛用于生物技术及医药领域。本发明采取的技术路线是I.通过化学共沉淀法制备得到超顺磁性Fe3O4纳米粒子，进一步采用柠檬酸钠修饰制得水基磁流体。
2.取适量步骤I中水基磁流体与壳聚糖醋酸溶液混合作为水相，超声10分钟后缓慢注入加有表面活性剂的油相中，在一定速率下机械搅拌15分钟以上。3.将步骤2中得到的乳液进一步在超声波细胞破碎仪中超声，在超声的同时滴加交联剂预交联，一段时间后停止超声。将所得乳液在一定温度下继续搅拌一段时间后，依次用石油醚、异丙醇、乙醇和水离心洗涤，即得目标产品。为了便于储存，还可采用冷冻干燥法得到磁性壳聚糖纳米球粉末。本发明适用于制备纳米级(IOO-IOOOnm)磁性微球。所用的高分子材料为壳聚糖， 但不局限于壳聚糖，还可以是其他天然多糖如葡聚糖、淀粉、纤维素等。本发明步骤I中的超顺磁性Fe3O4纳米粒子为自制,粒径范围9. 6-22. 4nm。但并不局限于Fe3O4,还可以是MnFe204、y -Fe2O3等超顺磁纳米粒子。本发明步骤2中Fe3O4纳米粒子与壳聚糖质量比范围I ;1 I ;4，壳聚糖分子量范围为5000-1，000，000万，所用油相可以为液体石蜡、蓖麻油、橄榄油、大豆油等，或是它们与石油醚的混合物。优选条件为Fe3O4纳米粒子与壳聚糖质量比I ;1，壳聚糖分子量5000， 油相为液体石蜡。本发明步骤3中超声波细胞破碎仪超声功率范围100w-800W，交联反应温度范围
25-50°C，交联反应时间6-24小时。优选条件为超声功率500W，交联反应温度40°C，交联反应时间12小时。本发明中的技术路线3是关键步骤，其特点在于超声分散过程中加入交联剂，使纳米球先进行预交联，预交联时间范围10min-60min,这样有助于保持壳聚糖纳米球的球形度和高磁含量，避免了传统方法壳聚糖球形度差或不成球，包裹磁性纳米粒子少的缺点。再经过后期搅拌过程中进一步交联就可得到球形度良好的纳米球。本发明产生的技术效果本发明提供了一种超声乳化交联制备磁性壳聚糖纳米球的方法。Fe3O4纳米粒子既可以购买也可实验室自制，纳米球的粒径可通过改变超声功率、壳聚糖分子量以及油相粘度等条件来控制，重复性好，制备方法简单，效率高，成本低。所得壳聚糖磁性纳米球的饱和磁化强度最高可达45emu/g以上。在生物医药、酶工程、磁分离领域具有很大应有潜力。
图I为实施例I制备的壳聚糖磁性纳米球的透射电镜(TEM)照片
具体实施例方式实施例一把2%壳聚糖(Mw 5，000)醋酸溶液Iml和10mg/ml的纳米四氧化三铁粒子水溶液 Iml混合，超声30分钟，然后在一定搅拌速率下把上述溶液慢慢滴加到含有4% Span80的液体石蜡中，继续搅拌15分钟。将得到的初乳液在超声波细胞破碎仪中超声30分钟，功率 500W，超声15分钟后滴加4ml戊二醛溶液，使壳聚糖纳米球进行初步交联。超声结束后将初步交联的乳液转移到三口瓶中，在搅拌下继续交联12小时，温度40°C。反应结束后依次用石油醚、异丙醇、乙醇和纯水离心洗涤，即得到包裹Fe3O4的磁性壳聚糖纳米粒子，平均粒径 174nm(图一)。
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实施例二把2%壳聚糖(Mw 50，000)醋酸溶液Iml和20mg/ml的纳米四氧化三铁粒子水溶液Iml混合，超声30分钟，然后在一定搅拌速率下把上述溶液慢慢滴加到含有4% Span80 的液体石蜡中，继续搅拌15分钟。将得到的初乳液在超声波细胞破碎仪中超声30分钟，功率400W，超声15分钟后滴加4ml戊二醛溶液，使壳聚糖纳米球进行初步交联。超声结束后将初步交联的乳液转移到三口瓶中，在搅拌下继续交联12小时，温度50°C。反应结束后依次用石油醚、异丙醇、乙醇和纯水离心洗涤，即得到磁性壳聚糖纳米粒子，平均粒径360nm。实施例三把2%壳聚糖(Mw 200, 000)醋酸溶液Iml和15mg/ml的纳米四氧化三铁粒子水溶液Iml混合，超声30分钟，然后在一定搅拌速率下把上述溶液慢慢滴加到含有4% Span80 的橄榄油/石油醚(体积比8/2)中，继续搅拌15分钟。将得到的初乳液在超声波细胞破碎仪中超声30分钟，功率500W，超声15分钟后滴加4ml戊二醛溶液，使壳聚糖纳米球进行初步交联。超声结束后将初步交联的乳液转移到三口瓶中，在搅拌下继续交联24小时，温度40°C。反应结束后依次用石油醚、异丙醇、乙醇和纯水离心洗涤，即得到磁性壳聚糖纳米粒子，平均粒径870nm。
权利要求
1.一种制备高磁含量壳聚糖纳米球的方法。其特征在于，以分散有超顺磁纳米粒子的壳聚糖溶液为水相，采用一种改进的超声乳化交联法，通过调节油水相组成，借助搅拌和超声分散，辅以超声预交联，得到一种磁含量高、粒径可控的壳聚糖纳米球。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的磁性纳米粒子具有超顺磁性，成分可以是 Fe304、MnFe2O4^ Y -Fe2O3 等，粒径小于 30nm。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的壳聚糖分子量范围为5k-1000K，优选为 5k-200k。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述的油相不局限于液体石蜡，还可以是橄榄油、大豆油、蓖麻油以及它们与石油醚的混合物。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，油水相体积比范围为100 1-20 1，优选为 50 1-30 I。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，超声波细胞破碎仪的功率范围为 100W-800W，优选为 300W-500W。机械搅拌速率范围为 100_2000rpm，优选 300_800rpm。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，超声预交联时间范围10-120分钟，优选为 30-60分钟。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，机械搅拌后交联温度范围25-50°C，优选为40-45°C，后交联时间6-24小时，优选为12小时。
全文摘要
本发明提供了一种制备高磁含量壳聚糖纳米球的方法。采用一种改进的超声乳化预交联技术，即以分散有超顺磁纳米粒子的壳聚糖溶液为水相，液体石蜡等为油相，通过调节油水相组成，借助搅拌和超声分散，辅以超声预交联，得到一种磁含量高、粒径可控的壳聚糖纳米球。本发明制备方法简单，效率高，成本低。所得壳聚糖磁性纳米球的饱和磁化强度最高可达45emu/g以上。在生物医药、酶工程、磁分离领域具有很大应有潜力。
文档编号B82Y40/00GK102580642SQ20121006086
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者刘建国, 曲剑波, 朱虎, 肖梓军, 靖广伦 申请人:中国石油大学(华东)